一种环保合成闸瓦材料及闸瓦制造方法
技术领域
本发明涉及一种火车刹车所用的配件,具体地说是一种环保合成闸瓦材料及闸瓦制造方法。
背景技术
闸瓦是火车刹车所用的配件,其结构相当于一段圆弧,车轮前后各装备一件,火车制动时,两件受空气压缩抱紧车轮踏面,通过摩擦来实现刹车功能;现行国内外市面上通用的闸瓦,由于闸瓦合成采用的材料配方局限以及制造方法也不科学,使得产品使用时摩擦生热较快,强度降低较快,导致磨损较高,因此,使用寿命偏短是普遍现象,另外,使用过程中,返修维护成本非常高,运营成本也就随之增高,以国内大秦线为例,表现稍好的闸瓦能用到6-8个月,再差些,3-4个月也是正常的;通过对整个车辆各系统的寿命分析,寿命低于1年的配件仅有闸瓦一项,因而车辆的维护成本与运营成本受此制约居高不下,因而提高闸瓦的使用寿命为当前“状态修”要求下的首要任务。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种降低摩擦生热速率,减缓强度损失速率,从而降低磨损速率,延长使用寿命并降低返修维护成本的环保合成闸瓦及闸瓦制造方法。
为了解决上述技术问题,本发明的环保合成闸瓦材料,其采用的配方及重量比为:改性酚醛树脂 15份-30份;丁腈橡胶10-20份;碳纤维5-10份;石墨烯3份-6份;钢纤维5-15份;蛭石5-15份;陶瓷纤维5-15份,沉淀硫酸钡1-10份;二硫化钼2份-6份,炭黑1-3份,硫磺1-3份,促进剂0.1-1份,氧化锌0.1-1份。
所述碳纤维、钢纤维以及陶瓷纤维的纤维长度均为1-5mm。
其采用的配方及重量比为:改性酚醛树脂 23份;丁腈橡胶15份;碳纤维7份;石墨烯5份;钢纤维10份;蛭石10份;陶瓷纤维10份,沉淀硫酸钡7份;二硫化钼4份,炭黑2份,硫磺2份,促进剂0.7份,氧化锌0.6份。
一种环保合成闸瓦的制造方法,包括以下步骤:
A、配料:按配方要求准确称量各种原料;
B、密炼:将上述各原料投入密炼机内,在室温下开始捏合密炼10-15min至温度达到120-140℃,排料后冷却;
C、干燥与粉碎:将密炼获得的原料在90-120℃下干燥3-8h,然后粉碎待用;
D、瓦背处理:瓦背粘合面喷砂除污后,涂刷瓦背胶黏剂,室温下干燥后待用;
E、热压固化成型:将瓦背放入模具内,称量待用的混合的原料铺入模具内,通过排气后在设定的温度压力条件下,保温后脱模,获得产品;
F、二次固化:将冷却的产品放入烘箱,由室温升至155-165℃,保持1-3h,之后升温至175-185℃,保持1-3h,最后升温至190-210℃,保持1-3h,最后冷却后,修除飞边毛刺即获得闸瓦成品。
所述步骤B中,密炼的转速为15-30r/min。
所述步骤E中,通过排气后在温度130-180℃、压力15-30mpa下,保温15-30min后脱模。
所述步骤C中,将密炼获得的原料在100℃下干燥4h,然后粉碎至能够过五目筛的大小。
本发明的优点在于:
通过合理的配方以及比例搭配后,再加上特殊的制造工艺,使得摩擦材料本身存在微孔结构,热量容易散出,车轮踏面温度远小于400℃,有效降低了材料因温升造成的降解,降低了材料摩擦生热速率,材料内剪切强度较高,减缓了强度降低速度,有效了防止摩擦层因外力因素造成的掉渣掉块现象,降低了因生热对材料老化造成的强度降低问题,另外,大大提高了摩擦层整体强度,降低了摩擦层磨损速率,使用寿命得以有效提升,目前装车运用效果良好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式,对本发明的环保合成闸瓦及闸瓦制造方法作进一步详细说明。
实施例一:
本实施例的环保合成闸瓦的制造方法, 包括以下步骤:
A、配料:用电子秤准确称量各种原料,其原料的配方及重量比为:改性酚醛树脂 15份;丁腈橡胶10份;碳纤维5份;石墨烯3份;钢纤维5份;蛭石5份;陶瓷纤维5份,沉淀硫酸钡1份;二硫化钼2份,炭黑1份,硫磺1份,促进剂0.1份,氧化锌0.1份,其中,碳纤维、钢纤维以及陶瓷纤维的纤维长度均为1mm;
B、密炼:将上述各原料投入密炼机内,在室温下开始捏合密炼,密炼的转速为15r/min,密炼10min至温度达到120℃以上,排料后冷却;
C、干燥与粉碎:将密炼获得的原料在90℃下干燥3h,然后粉碎至能够过五目筛的大小后待用;
D、瓦背处理:瓦背粘合面喷砂除污后,涂刷瓦背胶黏剂,室温下干燥后待用;
E、热压固化成型:将瓦背放入模具内,称量待用的混合的原料铺入模具内,通过排气后在温度130℃、压力15mpa下,保温15min后脱模,获得产品;
F、二次固化:将冷却的产品放入烘箱,由室温升至155℃,保持1h,之后升温至175℃,保持1h,最后升温至190℃,保持1h,最后冷却后,修除飞边毛刺即获得闸瓦成品。
实施例二:
本实施例的环保合成闸瓦的制造方法,包括以下步骤:
A、配料:按配方要求用电子秤准确称量各种原料,其原料配方及重量比为:改性酚醛树脂 29份;丁腈橡胶8份;碳纤维9份。石墨烯6份;钢纤维8份;蛭石15份;陶瓷纤维12份,沉淀硫酸钡6份;二硫化钼3份,炭黑2份,硫磺1份,促进剂0.5份,氧化锌0.5份,其中,碳纤维、钢纤维以及陶瓷纤维的纤维长度均为5mm;
B、密炼:将上述各原料投入密炼机内,在转速30r/min、室温下开始捏合密炼15min至温度达到140℃以下,排料后冷却;
C、干燥与粉碎:将密炼获得的原料在120℃下干燥8h,然后粉碎至过五目筛的大小待用;
D、瓦背处理:瓦背粘合面喷砂除污后,涂刷瓦背胶黏剂,室温下干燥后待用
E、热压固化成型:将瓦背放入模具内,称量定量混合料铺入模具内,通过自动排气后在温度180℃、压力30mpa下,保温30min后脱模,获得产品;
F、二次固化:将冷却的产品放入烘箱,由室温升至165℃,保持3h,之后升温至185℃,保持3h,最后升温至210℃,保持3h,最后冷却后,修除飞边毛刺即获得闸瓦成品。
实施例三:
本实施例的环保合成闸瓦的制造方法,包括以下步骤:
A、配料:按配方要求准确称量各种原料,其原料配方及重量比为: 改性酚醛树脂 22份;丁腈橡胶15份;碳纤维7份。石墨烯3份;钢纤维12份;蛭石12份;7、陶瓷纤维10份,8、沉淀硫酸钡10份;二硫化钼4份,10、炭黑2份,硫磺2份,12、促进剂0.5份,13、氧化锌0.5份,其中,碳纤维、钢纤维以及陶瓷纤维的纤维长度均为3mm,采用合适比例的碳纤维、石墨烯有效提高了材料强度,采用特殊比例的钢纤维、蛭石、碳纤维用以散热,降低了材料生热速率,所用材料均不含禁限用物质,具有环保功能;
B、密炼:将上述各原料投入密炼机内,在室温下开始捏合密炼,密炼的转速为20r/min,密炼12min至温度达到130℃左右,排料后冷却;
C、干燥与粉碎:将密炼获得的原料在100℃下干燥4h,然后粉碎至能够过五目筛的大小待用;
D、瓦背处理:瓦背粘合面喷砂除污后,涂刷瓦背胶黏剂,室温下干燥后待用;
E、热压固化成型:将瓦背放入模具内,称量待用的混合的原料铺入模具内,通过排气后在温度150℃(在该温度下模压成型,成型过程中大大提高了粘结可靠性)、压力20mpa下,保温20min后脱模,获得产品,其各种材料通过该工艺进行混合,使得整体强度非常高;
F、二次固化:将冷却的产品放入烘箱,由室温升至160℃,保持2h,之后升温至180℃,保持2h,最后升温至200℃,保持2h,最后冷却后,修除飞边毛刺即获得闸瓦成品。
取实施例二和实施例三进行测试,测试结果如下表所示:
其中,踏面温度、磨损速率、寿命按照TB/T2403标准检测,其他参数符合TB/T2403标准,经过上述测试结果的数据可以看出,压缩强度、压缩模量、内剪切强度、弯曲强度都较高,磨损速率得到了降低。